memory utama semikonduktor

Sebagaimana kita ketahui, main memory merupakan penghubung utama antara data dari storage menuju pemrosesan di prosessor. Memory terbuat dari bahan semikonduktor. Element dasar dari semikonduktor memory adalah sel memory. Meskipun tiap memory memiliki teknologi yang berbeda, tetapi terdapat beberapa kesamaan, antara lain:

• Ø Representasi nilai biner dengan menggunakan dua stable state (semistable)

• Ø Sanggup untuk ditulisi (paling tidak sekali), untuk mengeset statenya

• Ø Sanggup untuk dibaca untuk mendeteksi kondisi statenya

Seperti dalam suatu produk IC semikonduktor memory juga memiliki chip tersendiri, dimana tiap chip mengandung array sel memory. Untuk memory semikonduktor, salah satu masalah dalam kunci desaign adalah dalam hal jumlah bit data yang dapat dibaca atau ditulis pada suatu waktu tertentu. Salah satu cara yang ekstrim adalah dalam organisasi dimana penyusunan fisik dari array sel adalah sama dengan penyusunan secara logika dari word di memory. Array diatur menjadi word dari tiap-tiap bit. Contohnya, 16 mbit chip dapat diatur sebagai 1M 16-bit word. Ada juga yang disebut dengan organisasi one bit per chip, dimana data-data dibaca dan ditulis satu tiap waktu.

Aplikasi pertama teknologi IC bagi komputer adalah konstruksi processor (CU,ALU, dan LU). Sebelum ditemukannya memori semikonduktor sebagian memori komputer dibuat dari cincin-cincin kecil ferromagnetic dengan diameter 1/16 inci. Cincin ini diikat grid kawat halus yang tergantung pada layar kecil di komputer dengan dimagnetisasi kesatu arah sebuah cincin (Core) untuk mempresentasikan bilangan satu, dan magnetisasi kearah lainnya ini berarti nol. Memori Core ini sangat cepat (memerlukan waktu 1 / 1.000.000 detik untuk membaca sebuah bit yang tersimpan di dalam memori.

Pada 1970 Fairchild membuat memori semionduktor pertama. Keping ini berukuran hampir sama dengan sebuah core, dapat menampung 256 bit memori. Memori ini tidak destruktif dan lebih cepat dibandingkan core.

Ada beberapa memori semikonduktor yaitu :

1. 1. RAM

RAM dibungkus dalam paket berbentuk chip. Satuan penyimpanan dasar adalah sel (1 bit per sel). Pada RAM proses baca dan tulis data dari dan ke memori dapat dilakukan dengan mudah dan cepat. RAM bersifat volatile dan perlu catu daya listrik. Kecepatan RAM diukur dalam ns (nano seconds). Makin kecil ns semakin cepat RAM . Dulu kecepatan RAM sekitar 120, 100 dan 80 ns. Sekarang sekitar 15, 10, sampai 8 ns. Kecepatan RAM sangat berkaitan erat dengan system bus, apakah system bus kita efektif untuk menggunakan RAM yang cepat. Struktur RAM dapat dibagi menjadi 4 bagian, yaitu:

• · Input Area, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan lewat alat input

• · Program Area, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi program yang akan diproses.

• · Working Area, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil dari pengolahan

• · Output Area, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output

Berdasarkan bahan dasar pembuatan, RAM dikelompokkan dalam dua bagian utama, yaitu:

1. a) RAM dinamik (DRAM)

Disusun oleh sel-sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada kapasitor. Ada dan tidak ada muatan listrik pada kapasitor dinyatakan sebagai bilangan biner 1 dan 0. Disebut dynamic, karena hanya menampung data dalam periode waktu yang singkat dan harus di-refresh secara periodik. Sedangkan jenis dan bentuk dari DRAM atau memory chip ini sendiri cukup beragam. Secara internal, setiap sel yang menyimpan 1 bit data memiliki 1 buah transistor dan 1 buah kondensator. Kondensator ini yang menjaga tegangan agar tetap mengaliri transistor sehingga tetap dapat menyimpan data. Oleh karena penjagaan arus itu harus dilakukan setiap beberapa saat (yang disebut refreshing) maka proses ini memakan waktu yang lebih banyak daripada kinerja Static RAM.

1. b) RAM Static (SRAM)

Secara internal, setiap sel yang menyimpan n bit data memiliki 4n buah transistor yang menyusun beberapa buah rangkaian Flip-Flop. Dengan karakteristik rangkaian Flip-Flop ini, data yang disimpan hanyalah berupa Hidup (High state) atau Mati (Low state) yang ditentukan oleh keadaan suatu transistor. Kecepatannya dibandingkan dengan Dynamic RAM tentu saja lebih tinggi karena tidak diperlukan sinyal refresh untuk mempertahankan isi memory. Baik SRAM maupun DRAM adalah volatile. Sel memori DRAM lebih sederhana dibanding SRAM, karena itu lebih kecil. DRAM lebih rapat (sel lebih kecil = lebih banyak sel per satuan luas) dan lebih murah. DRAM memerlukan rangkaian pengosong muatan. DRAM cenderung lebih baik bila digunakan untuk kebutuhan memori yang lebih besar. DRAM lebih lambat.Berikut disajikan per bedaan umum dari SRAM dan DRAM.

Kinerja Memori RAM

Sebelumnya komputer menggunakan modul memori circuit board tipe Single In-Line memory Module (SIMM) untuk jenis memori EDO RAM dengan kapasitas antara 8 MB sampai 16 MB, kemudian telah beredar modul memori dalam jenis slot Dual In-Line memory Module (DIMM) berada di mainboard yang diletakkan dengan soket processor. Dengan memori DIMM, maka digunakan jenis memori SDRAM yang mempunyai jumlah 168 pins, sedang untuk memori DDR RAM mempunyai jumlah sebanyak 184 pins, dimana terdapat satu tonjolan pada bagian tengah RAM sebagai batas pemisah, antara 100 pins untuk bagian sebelah kiri dan 84 pins untuk bagian sebelah kanan. Untuk pemilihan jenis memori sangat dipengaruhi kinerja processor, karenaperbedaan antar internal bus pada processor dengan internal bus pada memori akan berakibat fatal bagi kecepatan proses pengolahan aplikasi data, untuk itu perbandingan keduanya haruslah sebanding.

1. 2. ROM

ROM dapat menyimpan data secara permanenanya dan hanya bisa dibaca. Namun, dua masalah yang terdapat pada ROM adalah langkah penyisipan data memerlukan biaya tetap yang tinggi dan tidak boleh terjadi kesalahan (error). ROM terdiri dari beberapa jenis lagi yaitu :

• a. Progammable ROM (PROM)

Bersifat non volatile dan hanya bias ditulisi sekali saja. Proses penulisannya dibentuk secara elektris dan memory ini memerlukan peralatan khusus untuk proses penulisan atau pemrogaman. Prosesnya adalah PROM awalnya terhubung (status=on, 1). Programmer akan memutuskan hubungan tersebut dengan mengirimkan voltase tinggi pada kolom yamg tepat. Proses ini disebut “burning”.

• b. Erasable PROM (EPROM)

Dapat dibaca secara optis dan ditulisi secara elektris. Sebelum operasi write, seluruh sel penyimpanan harus dihapus menggunakan radiasi sinar ultra-violet terhadap keping paket. Proses penghapusannya dapat dilakukan secara berulang, setiap penghapusan memerlukan waktu 20 menit. Untuk daya tampung data yang sama EPROM lebih mahal dari PROM.

• c. Electrically EPROM (EEPROM)

Dapat ditulisi kapan saja tanpa menghapus isi sebelumnya. Operasi write memerlukan waktu lebih lama dibanding operasi read. Gabungan sifat kelebihan non-volatilitas dan fleksibilitas untuk update dengan menggunakan bus control, alamat dan saluran data. EEPROM lebih mahal dibanding EPROM.

• d. Flash Memory